elektroninsiirtovoiman

Elektroninsiirtovoima on termi, jota käytetään kuvaamaan sitä termodynaamista ja kineettistä voimaa, joka ajaa elektronien siirtymistä donorilta acceptorille redoxreaktioissa sekä sähkökemiallisissa prosesseissa soluissa ja laboratorio-olosuhteissa. Se ei ole yhtä kuin jokin perusvoima, vaan kuvaa järjestelmän energiatilanteesta johtuvaa taipumusta siirtää elektronit.

Voima syntyy redoxipotentiaalien erosta sekä kytkeytymisen ja ympäristön vuorovaikutusten seurauksena. Sen määrääminen perustuu usein Gibbsin vapaaenergian muutokseen: ΔG° = -nFΔE, jossa n on siirrettävien electronien määrä, F Faradayn vakio ja ΔE on poten- tiaaliyhtälö donorin ja acceptorin välillä. Kun ΔG° on negatiivinen, reaktio on termodynaamisesti epäpuolisesti suuntautuva ja elektroninsiirto on todennäköisempää.

Kineettinen kuvaus kuuluu Marcus-teorialle, joka yhdistää vapaan energian muutoksen ΔG°, reorganisaatioenergian λ sekä elektronin kytkennän. Reaktiokynnystä säätelevät sekä entalpi- ja entropiavaikutukset että molekyylien ympäristön sopeutuminen. Teoria selittää, miksi reaktiot voivat olla nopeita jopa pienillä energianeroilla ja miksi suuret ΔG°-arvot voivat joskus hidastaa reaktiota (invertiön alue).

Käytännössä elektroninsiirtovoimaa tarkastellaan bioenergetiikassa (esim. solujen elektroninsiirtoketjut, fotosynteesi, hengitys), elektrolyysissä ja korroosioprosesseissa. Sen ymmärtäminen auttaa selittämään, miten elektronit siirtyvät tehokkaasti erilaisissa ympäristöissä ja miten ympäristöolosuhteet vaikuttavat reaktioiden nopeuksiin.